Forskere overvejer, om supernovaer dræbte store havdyr ved daggry af Pleistocæn

For omkring 2,6 millioner år siden, et mærkeligt skarpt lys ankom til den forhistoriske himmel og dvælede der i uger eller måneder. Det var en supernova omkring 150 lysår væk fra Jorden. Inden for et par hundrede år, længe efter at det mærkelige lys på himlen var aftaget, en tsunami af kosmisk energi fra den samme knusende stjerneeksplosion kunne have nået vores planet og ramt atmosfæren, at berøre klimaændringer og udløse masseudryddelser af store havdyr, herunder en hajart, der var på størrelse med en skolebus.

Virkningerne af en sådan supernova - og muligvis mere end én - på livet i store hav er detaljeret beskrevet i en artikel, der netop er offentliggjort i Astrobiologi .

"Jeg har forsket som denne i omkring 15 år, og altid tidligere har det været baseret på, hvad vi generelt ved om universet - at disse supernovaer skulle have påvirket Jorden på et eller andet tidspunkt, " sagde hovedforfatter Adrian Melott, professor emeritus i fysik og astronomi ved University of Kansas. "Denne gang, det er anderledes. Vi har beviser for nærliggende begivenheder på et bestemt tidspunkt. Vi ved, hvor langt væk de var, så vi faktisk kan beregne, hvordan det ville have påvirket Jorden og sammenligne det med, hvad vi ved om, hvad der skete på det tidspunkt - det er meget mere specifikt."

Melott sagde, at nylige papirer, der afslører gamle havbundsaflejringer af jern-60-isotoper, gav "slam-dunk"-beviset for timingen og afstanden af ​​supernovaer.

"Så langt tilbage som i midten af ​​1990'erne, folk sagde, 'Hej, kig efter jern-60. Det er en afsløring, fordi der ikke er nogen anden måde for den at komme til Jorden end fra en supernova.' Fordi jern-60 er radioaktivt, hvis det blev dannet med Jorden, ville det være for længst væk nu. Så, det måtte være regnet ned over os. Der er nogen debat om, hvorvidt der kun var en supernova i nærheden eller en hel kæde af dem. Jeg foretrækker en kombination af de to – en stor kæde med en, der var usædvanlig kraftig og tæt. Hvis du ser på rester af jern-60, der er en enorm stigning for 2,6 millioner år siden, men der er overskud spredt 10 millioner år tilbage."

Melotts medforfattere var Franciole Marinho fra Universidade Federal de Sa?o Carlos i Brasilien og Laura Paulucci fra Universidade Federal do ABC, også i Brasilien.

Ifølge holdet, andre beviser for en række supernovaer findes i selve lokaluniversets arkitektur.

"Vi har den lokale boble i det interstellare medium, " sagde Melott. "Vi er lige på kanten. Det er et kæmpe område, der er omkring 300 lysår langt. Det er dybest set meget varmt, gas med meget lav massefylde - næsten alle gasskyerne er blevet fejet ud af den. Den bedste måde at fremstille sådan en boble på er, at en hel masse supernovaer blæser den større og større, og det ser ud til at passe godt med ideen om en kæde. Når vi laver beregninger, de er baseret på ideen om, at en supernova, der går i gang, og dens energi fejer af Jorden, og det er slut. Men med den lokale boble, de kosmiske stråler preller af siderne, og det kosmiske strålebad ville vare 10, 000 til 100, 000 år. Denne måde, du kunne forestille dig en hel række af disse ting, der føder flere og flere kosmiske stråler ind i den lokale boble og giver os kosmiske stråler i millioner af år."

Uanset om der var en supernova eller en række af dem, supernova-energien, der spredte lag af jern-60 over hele verden, fik også gennemtrængende partikler kaldet muoner til at bruse Jorden, forårsager kræft og mutationer - især for større dyr.

"Den bedste beskrivelse af en myon ville være en meget tung elektron - men en muon er et par hundrede gange mere massiv end en elektron, " sagde Melott. "De er meget gennemtrængende. Selv normalt, der er mange af dem, der passerer gennem os. Næsten alle passerer harmløst igennem, alligevel kommer omkring en femtedel af vores strålingsdosis af myoner. Men når denne bølge af kosmiske stråler rammer, gange disse myoner med et par hundrede. Kun en lille fraktion af dem vil interagere på nogen måde, men når tallet er så stort og deres energi så høj, du får øgede mutationer og kræft – disse ville være de vigtigste biologiske effekter. Vi vurderede, at kræftfrekvensen ville stige med omkring 50 procent for noget på størrelse med et menneske - og jo større du er, jo værre er det. For en elefant eller en hval, stråledosen stiger meget."

En supernova for 2,6 millioner år siden kan være relateret til en marin megafaunal udryddelse ved grænsen mellem Pliocæn og Pleistocæn, hvor 36 procent af slægterne blev estimeret til at uddø. The extinction was concentrated in coastal waters, where larger organisms would catch a greater radiation dose from the muons.

According to the authors of the new paper, damage from muons would extend down hundreds of yards into ocean waters, becoming less severe at greater depths:"High energy muons can reach deeper in the oceans being the more relevant agent of biological damage as depth increases, " de skriver.

Ja, a famously large and fierce marine animal inhabiting shallower waters may have been doomed by the supernova radiation.

"One of the extinctions that happened 2.6 million years ago was Megalodon, " Melott said. "Imagine the Great White Shark in 'Jaws, ' which was enormous—and that's Megalodon, but it was about the size of a school bus. They just disappeared about that time. Så, we can speculate it might have something to do with the muons. I bund og grund, the bigger the creature is the bigger the increase in radiation would have been."

The KU researcher said the evidence of a supernova, or series of them, is "another puzzle piece" to clarify the possible reasons for the Pliocene-Pleistocene boundary extinction.

"There really hasn't been any good explanation for the marine megafaunal extinction, " Melott said. "This could be one. It's this paradigm change—we know something happened and when it happened, so for the first time we can really dig in and look for things in a definite way. We now can get really definite about what the effects of radiation would be in a way that wasn't possible before."